劉 奕（山東省濟(jì)南市山鋼股份濟(jì)南分公司檢修工程公司,濟(jì)南 250100）

PLC控制系統(tǒng)在煉鋼廠喂絲機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)用

劉 奕
（山東省濟(jì)南市山鋼股份濟(jì)南分公司檢修工程公司,濟(jì)南 250100）

摘 要：文章闡述了PLC控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)原則，并以以煉鋼廠喂絲機(jī)控制系統(tǒng)為例，分析PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：PLC；喂絲機(jī)；程序

1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用遵守的原則

在PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用中，其設(shè)計(jì)所遵守的原則是其應(yīng)用的基礎(chǔ)，當(dāng)前，PLC種類非常多，其應(yīng)用功能也越來越廣泛。因此，在安裝應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)控制設(shè)備時(shí)，首先對(duì)控制的設(shè)備運(yùn)行規(guī)律及運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行分析，在應(yīng)用過程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行研究。根據(jù)研究的相關(guān)數(shù)據(jù)選擇合適的PLC型號(hào)，選擇合適的擴(kuò)展模塊，然后進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)完整后，還要保障PLC系統(tǒng)具備可靠供電性與可靠接地。具體來說要滿足以下四條：一是要滿足對(duì)控制設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)、性能指標(biāo)要求，并留有余地； 二是在設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)程序要充分保障控制系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定；三是在設(shè)計(jì)編程中，力求簡(jiǎn)單，在能夠達(dá)到設(shè)備運(yùn)行控制要求、設(shè)備安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，盡可能將控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)、便于維護(hù)；四是要根據(jù)控制實(shí)際，PLC在選擇容量時(shí)，以便為以后控制任務(wù)的增加或者生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大應(yīng)預(yù)留一定的容量量，以后技術(shù)革新或擴(kuò)大生產(chǎn)做準(zhǔn)備。

2 喂絲機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用

2.1 喂絲機(jī)在煉鋼工藝中的作用

喂線機(jī)是國(guó)內(nèi)外冶金行業(yè)使用的一種先進(jìn)的爐外精煉設(shè)備，主要用于將合金包芯線或鋁線以合理的速度、準(zhǔn)確的數(shù)量射入鋼液深處，使之在鋼液中均勻彌散。該工藝是當(dāng)今世界上最流行的“射線法爐外精煉技術(shù)”，目前國(guó)內(nèi)外專家認(rèn)為該工藝是一種理想的精煉方法。近年來，國(guó)內(nèi)外大型鋼鐵企業(yè)都在積極推廣使用，收到了滿意的效果。使用喂線機(jī)可大大改善勞動(dòng)條件，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，準(zhǔn)確控制合金成分，實(shí)現(xiàn)爐前作業(yè)自動(dòng)化，是提高鋼材質(zhì)量，降低成本的有效途徑。喂絲過程中由于鋼水、鋼渣飛濺，使垂直升降管下端300～500mm范圍的管內(nèi)、外結(jié)瘤，造成無(wú)法喂絲或通過水冷爐蓋時(shí)"卡口"，需要及時(shí)、快速更換垂直升降導(dǎo)管。針對(duì)問題，在設(shè)計(jì)時(shí)，可以為縮短垂直升降導(dǎo)管，在下端加裝1000mm的套管，把垂直升降導(dǎo)管的下端去除600mm，防止垂直升降導(dǎo)管結(jié)瘤堵管，在垂直升降導(dǎo)管外加裝1000mm的套管。當(dāng)套管結(jié)瘤時(shí)，切除結(jié)瘤部分，通過調(diào)節(jié)套管長(zhǎng)度保證喂絲垂直升降導(dǎo)管長(zhǎng)度。這樣可縮短了維修時(shí)間，提高了喂絲效果，保證了絲線出口的垂直度，提高了鈣的吸收率，滿足鋼包爐喂絲工藝的高效生產(chǎn)要求。

2.2 喂絲機(jī)的結(jié)構(gòu)

喂絲機(jī)主要裝置有包括由直/孔和導(dǎo)輪構(gòu)成的導(dǎo)向校直、出絲角度調(diào)節(jié)，斷線報(bào)警以及主從動(dòng)輪構(gòu)成，在從動(dòng)壓線輪上部，裝設(shè)有彈性壓緊機(jī)構(gòu)，在喂絲機(jī)的變速齒輪軸與傳動(dòng)齒輪軸上，各安裝一套主動(dòng)送線輪。變速齒輪軸與傳動(dòng)齒輪軸通過換向齒輪，實(shí)現(xiàn)送線輪同向運(yùn)行，從動(dòng)壓線輪通過一個(gè)扭矩桿壓向從動(dòng)輪軸，扭矩桿關(guān)節(jié)處固定一與壓緊方向垂直的橫桿，主要用于把合金芯線（或鋁線）以合理的速度，準(zhǔn)確的數(shù)量射入結(jié)晶器中，使之均勻彌散，達(dá)到脫氧，脫硫，改變夾雜物形態(tài)，提高鋼質(zhì)，微調(diào)成分，改善澆鑄性能，節(jié)約合金降低鋼材成本等目的。

2.3 喂絲機(jī)系統(tǒng)的工藝流程

喂絲機(jī)的工藝流程主要有七大步驟：第一步是啟動(dòng)期，此時(shí)喂絲機(jī)的導(dǎo)管與主動(dòng)輪的狀態(tài)是攀升的。喂絲機(jī)開始喂絲前，崗位操作人員要設(shè)定好喂絲量，然后，行走電機(jī)帶動(dòng)喂絲機(jī)平臺(tái)前進(jìn)，到達(dá)前進(jìn)限位開關(guān)時(shí)，喂絲機(jī)停止運(yùn)行。

（1）喂絲機(jī)停止運(yùn)行后，其導(dǎo)管快速下降，碰到下降限位開關(guān)時(shí)運(yùn)行停止。

（2）此時(shí)，電氣控制系統(tǒng)的變頻調(diào)速器開始啟動(dòng)，正轉(zhuǎn)，喂絲電機(jī)開始正方向運(yùn)行，在達(dá)到設(shè)定預(yù)值時(shí)，喂絲機(jī)的主動(dòng)輪開始下降喂絲，同時(shí)，喂絲計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。

（3）當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到設(shè)定的數(shù)值后，喂絲機(jī)的主動(dòng)輪開始升起。，喂絲電機(jī)在啟動(dòng)變頻器反向作用下，啟動(dòng)定時(shí)器。

（4）當(dāng)定時(shí)器達(dá)到設(shè)定到值時(shí)，喂絲機(jī)的后主動(dòng)輪開始下壓進(jìn)行退絲，當(dāng)退絲計(jì)數(shù)器達(dá)到絲設(shè)定值時(shí)，喂絲機(jī)的主動(dòng)輪升起。變頻調(diào)速器停止運(yùn)行。

（5）喂絲機(jī)的導(dǎo)管開始攀升，到達(dá)升起限位開關(guān)時(shí)，運(yùn)行結(jié)束。

（6）最后是后退電機(jī)開始啟動(dòng)，平臺(tái)后退到后退限位開關(guān)，喂絲一個(gè)流程完畢。

2.4 PLC控制系統(tǒng)在喂絲機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)用

（1）喂絲量的輸入方法和顯示。喂絲機(jī)的信息顯示與指令的輸入方法主要有兩種類型。一是通過發(fā)光二極管顯示控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的各種信息，但這種BCD碼利用發(fā)光二極管容易損壞，導(dǎo)致信息錯(cuò)誤。二是利用ΤD-200C文本顯示器來輸入作業(yè)指令與地址，同時(shí)顯示各種信息。

（2）喂絲機(jī)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)。在PLC控制系統(tǒng)中，不但要求硬件不能有故障，同時(shí)強(qiáng)化軟件編輯能力，是設(shè)計(jì)程序滿足相關(guān)要求。

首先，為安全起見， 喂絲機(jī)的主動(dòng)輪升降以及變頻器、導(dǎo)管升降以及平臺(tái)進(jìn)退之間要具備要互鎖條件；二喂絲機(jī)系統(tǒng)是系統(tǒng)是一個(gè)順序功能控制；三是喂絲機(jī)系統(tǒng)具有手動(dòng)和自動(dòng)功能，控制系統(tǒng)如果出現(xiàn)問題，系統(tǒng)能夠快速時(shí)報(bào)警，大故障能夠通過相關(guān)指令結(jié)束系統(tǒng)運(yùn)行。四是計(jì)數(shù)輸入一般選用2.5mm2的屏蔽雙絞電纜，接地務(wù)必安全可靠。

（3）喂絲機(jī)系統(tǒng)的控制程序。1）初始化階段。該流程主要包括手動(dòng)自動(dòng)切換、喂絲長(zhǎng)度設(shè)定，復(fù)位計(jì)數(shù)器、報(bào)警、啟動(dòng)等；2）喂絲機(jī)平臺(tái)前進(jìn)階段。喂絲機(jī)平臺(tái)前進(jìn)部分該過程在煉鋼爐起蓋后，喂絲機(jī)移動(dòng)到煉鋼爐前，以便降下導(dǎo)管，準(zhǔn)備喂絲。通過行進(jìn)限位開關(guān)確保喂絲機(jī)平臺(tái)到達(dá)指定位置，并停止行走電機(jī)；3）導(dǎo)管下降階段。導(dǎo)管下降到位后直到退絲結(jié)束前，必須保證處于下降位置。 確保導(dǎo)管距鋼水表面有一個(gè)合理的距離，便于穿透鋼渣表面進(jìn)入鋼水；4）喂絲退絲階段。在這部分設(shè)計(jì)中，喂絲與退絲過程要進(jìn)行互鎖；喂絲要在喂絲電機(jī)達(dá)到設(shè)定的速度后在運(yùn)行，這退絲過程結(jié)束。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，PLC控制系統(tǒng)控制的鑄造喂絲機(jī)喂線技術(shù)對(duì)鋼包精煉處理后的鋼水質(zhì)量起到進(jìn)一步提高和完善的作用，使用該系統(tǒng)設(shè)備具有投資少、效益好的特點(diǎn)，自投入使用以來，得到了迅速的發(fā)展。在此程序在完善工藝技術(shù)規(guī)程、崗位作業(yè)制度和鋼種操作要點(diǎn)的基礎(chǔ)上，從整體上改善關(guān)鍵工序的指標(biāo)水平，實(shí)現(xiàn)成本動(dòng)態(tài)管理的有效控制，確保生產(chǎn)穩(wěn)定高效、成本不斷降低。

參考文獻(xiàn)：

[1]張玉富,申紅雪,陳鹿民,陳曉雷.連鑄工程中的多路喂絲機(jī)PLC集散控制系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)與傳感器,2006(01).

[2]馬慶華,李學(xué)橋.基于工業(yè)以太網(wǎng)的喂線機(jī)鋼包爐精煉系統(tǒng)[J].特殊鋼,2002(04).

[3]張小偉,李傳輝,欒吉益.濟(jì)鋼2-#1750m-3高爐喂線護(hù)爐實(shí)踐[A]. 2009年山東省煉鐵學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C].2009.